Tema 1-1 IEBTy MT ALU Generación de Energía Eléctrica PDF

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Warning: TT: undefined function: 32 PORTADAIngeniería EléctricaJuan Bernabé García GonzalezRafael Molina MaldonadoDepartamento de Ingeniería Eléctrica ‐ UMAGrado en IngenieríaEléctricaIEByMTPARTE 1: Sistemas de EnergíaEléctri...

Description

Departamento de Ingeniería Eléctrica

GradoenIngeniería

Eléctrica IEByMT

PARTE1.1:SistemasdeEnergía EléctricaEléctricasenBTyMT Parte1.1‐ SistemadeEnergíaEléctrica JuanBernabéGarcíaGonzalez RafaelMolinaMaldonado DepartamentodeIngenieríaEléctrica‐ UMA PORTADA

INSTALACIONES ELÉCTRICAS EN BAJA TENSIÓN

BLOQUE I:

Departamento de Ingeniería Eléctrica

PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica Eléctricas en Baja Tensión y Media Tensión. PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 1.1.5

Introducción Evolución Histórica de las Redes Eléctricas Estructura de una Red Eléctrica 1.4 Descripción General de un Sistema de Energía Eléctrico Explotación y Control de un Sistema de Energía Eléctrico

Departamento de Ingeniería Eléctrica

PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

1.1.1 Introducción

CENTRALO PLANTADE GENERACIÓN

PARQUEDE GENERACIÓN REDDE TRANSPORTE

CONSUMO INDUSTRIAL

SUBESTACIÓNDE TRANSPORTE CONSUMO DOMÉSTICO CENTRODECONTROL ELÉCTRICO(CECOEL) SUBESTACIÓNDE DISTRIBUCIÓN

Fuente:RedEléctricadeEspaña

DEFINICIÓN DE RED ELÉCTRICA

Conjunto de elementos que constituyen una red eléctrica siendo su función: generar, transportar y distribuir la energía eléctrica hasta los usuarios, bajo ciertas condiciones y requerimientos, incluyendo el equipo asociado, conectado eléctrica o mecánicamente a la misma

Departamento de Ingeniería Eléctrica

1.1.1 Introducción

PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

Generación

DistribuciónATredaérea TransporteATredaérea

Subestación/C.Transformación

Subestación/C.Transformación DistribuciónATredsubterránea

DistribuciónBTredsubterránea

Departamento de Ingeniería Eléctrica

1.1.1 Introducción

PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

Tensionesdeservicionormalizadas

400.000

400 230 132

Departamento de Ingeniería Eléctrica

1.1.1 Introducción

PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

Tensionesnominalesnormalizadas(segúnnormasCEI)

400

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1.1.1 Introducción

PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

Unificacióndefrecuencias Inicialmente:

25,50,60y134Hz

Actualmente:

60Hz(USA,Canadá,Japón,Brasil) 50Hz(restodelmundo)

InterconexióndeSistemas Ventajas: • Intercambiosdeenergía • Ayudaexterioranteemergencias • Regulaciónconjuntadelafrecuencia

Inconvenientes: • Mayorescorrientesdecortocircuito • Posibilidaddeunfallogeneralizado Fuente:RedEléctricadeEspaña

Departamento de Ingeniería Eléctrica

PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

1.1.1 Introducción

Departamento de Ingeniería Eléctrica

1.1.2 Evolución Histórica de las Redes Eléctricas

PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

DesarrollodelSistemaEspañol • 1883: La Sociedad Española de Electricidad instala la primera central en Barcelona (máquinas de vapor, 2000CV, 200V). • 1901: Primera línea de alta tensión en Zaragoza (3km). • 1908:LíneaSevilla‐SaltodelCorchado (Málaga)a50kV. • 1967:HidroeléctricadelChorroy Sevillanasefusionan. • 1968:Primeracentralnuclear española:JoséCabrera(153MW) • 1985:CreacióndeREE. • 1998:Entraenfuncionamientoel mercadomayoristadeelectricidad.

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1.1.2 Evolución Histórica de las Redes Eléctricas

PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

DesarrollodelSistemaEspañol Importanciadelossistemasdeenergíaeléctrica Valorestratégico RelaciónPool/Recursosnaturales Indicadoresenergéticos/económicos Sectorantiguoydefuturo

Departamento de Ingeniería Eléctrica

1.1.2 Evolución Histórica de las Redes Eléctricas

PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

DesarrollodelSistemaEspañol Importanciadelossistemasdeenergíaeléctrica Valorestratégico ‐ Elementofundamentaldelasociedad ‐ Característicasdegeneraciónyconsumo Consumodeenergíaeléctrica porsectores

Consumomedioanualde Electrodomésticos

Fuente:Computer Hoy

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1.1.2 Evolución Histórica de las Redes Eléctricas

PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

DesarrollodelSistemaEspañol Importanciadelossistemasdeenergíaeléctrica Valorestratégico RelaciónPool/Recursosnaturales 100%Uranio 99.5%deGasyPetróleo 55%deCarbón 40%deGasóleo

Departamento de Ingeniería Eléctrica

1.1.2 Evolución Histórica de las Redes Eléctricas

PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

DesarrollodelSistemaEspañol Importanciadelossistemasdeenergíaeléctrica Valorestratégico RelaciónPool/Recursosnaturales Indicadoresenergéticos/económicos

Variacióndelademandaeléctricapeninsular

Fuente:RedEléctricadeEspaña

Departamento de Ingeniería Eléctrica

1.1.2 Evolución Histórica de las Redes Eléctricas

PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

DesarrollodelSistemaEspañol ProducciónIndustrial

ProductoInteriorBruto

Variacióndelademandaeléctricapeninsular

Fuente:RedEléctricadeEspaña

Departamento de Ingeniería Eléctrica

1.1.2 Evolución Histórica de las Redes Eléctricas

PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

DesarrollodelSistemaEspañol Importanciadelossistemasdeenergíaeléctrica Valorestratégico RelaciónPool/Recursosnaturales Indicadoresenergéticos/económicos Sectorantiguoydefuturo

Departamento de Ingeniería Eléctrica

1.1.2 Evolución Histórica de las Redes Eléctricas

PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

DesarrollodelSistemaEspañol

Ley40/1994 Ordenacióndel SistemaEléctrico

Ley54/1997 SectorEléctrico

Ley24/2013 SectorEléctrico

http://www.f2e.es/es/normativa‐estatal‐sector‐electrico

Departamento de Ingeniería Eléctrica

1.1.2 Evolución Histórica de las Redes Eléctricas

PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

DesarrollodelSistemaEspañol LEY54/1997 LEY40/1994

LSECTORELÉCTRICO

DEORDENACIÓNDEL SISTEMAELÉCTRICO

RD7/2006 MODIFICACIONESALA LEY54/1997

LEY24/2013 DELSECTORELÉCTRICO

 Reorganización empresarial de las compañías eléctricas  Actividades reguladas (Transporte y Distribución)  Actividades no reguladas (Generación y Comercialización)  Régimen especial para energías renovables  Liberalización del Mercado Eléctrico a partir del 01‐07‐2009

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PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

1.1.3 Estructura de una Red Eléctrica

400/220 kV (Alta Tensión)

132/66/50 kV (Alta Tensión) 15/20 kV (Media Tensión) 400 V (BajaTensión)

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PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

1.1.4 Descripción General de un Sistema de Energía Eléctrico

GENERACIÓN

TRANSPORTE

DISTRIBUCIÓN

COMERCIALIZACIÓN

Departamento de Ingeniería Eléctrica

PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

1.1.4 Descripción General de un Sistema de Energía Eléctrico

GENERACIÓN

TRANSPORTE

DISTRIBUCIÓN

COMERCIALIZACIÓN

Generación: producción de electricidad a partir de energías primarias.  Abanico de tecnologías: hidráulica, térmica convencional, nuclear, coge‐ neración, renovables (eólica, solar, biomasa, …)  Cada tecnología tiene una estructura de costes y una capacidad distinta para responder ante cambios en la demanda.  Actividad liberalizada: puede ser ejercida por cualquier sujeto en régimen de competencia.

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PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

1.1.4 Descripción General de un Sistema de Energía Eléctrico CentralHidráulica

CentralTérmica

CentralNuclear

CentralCicloCombinado

Departamento de Ingeniería Eléctrica

1.1.4 Descripción General de un Sistema de Energía Eléctrico

PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

CentralSolarFotovoltaica

CentralSolar

CentralEólica

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PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

1.1.4 Descripción General de un Sistema de Energía Eléctrico

51.5%

48.5%

57.2% 42.8%

Fuente:RedEléctricadeEspaña

Departamento de Ingeniería Eléctrica

PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

1.1.4 Descripción General de un Sistema de Energía Eléctrico

51.5%

70.1%

48.5%

29.9% Fuente:RedEléctricadeEspaña

Departamento de Ingeniería Eléctrica

PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

1.1.4 Descripción General de un Sistema de Energía Eléctrico

Fuente:RedEléctricadeEspaña

Alarma Social

Aplicación Transitoria

LeyOrden. Sist.Eléctrico

Pago (4360M€)

Fuente:MinisteriodeIndustria,ComercioyTurismo

Departamento de Ingeniería Eléctrica

PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

1.1.4 Descripción General de un Sistema de Energía Eléctrico

Fuente:CincoDías

Departamento de Ingeniería Eléctrica

PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

1.1.4 Descripción General de un Sistema de Energía Eléctrico

Fuente:ComisariadoparalaEnergíaAtómica(CEA)

Departamento de Ingeniería Eléctrica

PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

1.1.4 Descripción General de un Sistema de Energía Eléctrico

GENERACIÓN

TRANSPORTE

DISTRIBUCIÓN

COMERCIALIZACIÓN

1831

Michael Faraday publica la Ley de Inducción Electromagnética

1881

Exposición Universal de Paris (Edison: Lámpara Filamento Incandescente)

1882

Primera Central para iluminación en Nueva York (General Electric)

1884

Generador Secundario / Transformador (Zipernowsky, Blathy, Deri)

1893

Feria Mundial de Chicago: Fin Guerra de las Corrientes

Departamento de Ingeniería Eléctrica

PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

1.1.4 Descripción General de un Sistema de Energía Eléctrico

GENERACIÓN

TRANSPORTE

DISTRIBUCIÓN

COMERCIALIZACIÓN

Transporte: transmisión de la energía eléctrica desde los centros de generación hasta las redes de distribución.  La red de transporte comprende las instalaciones de muy alta tensión (entre 220 kV y 400 kV).  Actividad regulada: ejercida en régimen de monopolio con una retribución indexada a un sistema de incentivos.

Departamento de Ingeniería Eléctrica

PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

1.1.4 Descripción General de un Sistema de Energía Eléctrico

Fuente:RedEléctricadeEspaña

Departamento de Ingeniería Eléctrica

PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

1.1.4 Descripción General de un Sistema de Energía Eléctrico

CECOEL: es el responsable de la operación y supervisión coordinada en tiempo real de las instalaciones de generación y transporte del sistema eléctrico español.

Fuente:RedEléctricadeEspaña

Departamento de Ingeniería Eléctrica

PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

1.1.4 Descripción General de un Sistema de Energía Eléctrico

CECOEL: es el responsable de la operación y supervisión coordinada en tiempo real de las instalaciones de generación y transporte del sistema eléctrico español.

CECRE:

Centro de Control para el Régimen Especial.

Fuente:RedEléctricadeEspaña

Departamento de Ingeniería Eléctrica

PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

1.1.4 Descripción General de un Sistema de Energía Eléctrico

GENERACIÓN

TRANSPORTE

DISTRIBUCIÓN

COMERCIALIZACIÓN

Distribución: transmisión de la energía eléctrica desde las redes de transporte hasta los puntos de consumo (comercializadores y consumidores finales).  La red de distribución comprende las instalaciones de tensión inferior o igual a 132 kV.  Actividad regulada: ejercida en régimen de monopolio con una retribución indexada a un sistema de incentivos.

Departamento de Ingeniería Eléctrica

PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

1.1.4 Descripción General de un Sistema de Energía Eléctrico

Fuente:RedEléctricadeEspaña

Departamento de Ingeniería Eléctrica

1.1.4 Descripción General de un Sistema de Energía Eléctrico

PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

 Nociones sobre Centros de Transformación

Departamento de Ingeniería Eléctrica

1.1.4 Descripción General de un Sistema de Energía Eléctrico

PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

 Nociones sobre Centros de Transformación

Departamento de Ingeniería Eléctrica

1.1.4 Descripción General de un Sistema de Energía Eléctrico

PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

 Clasificación de las Redes Secundarias de Distribución S Por la naturaleza de la corriente S

Corriente continua (desaparecido)

S Corriente alterna

Sistema monofásico de distribución (L 1,0) Sistema trifásico distribución a tres conductores (L 1 ,L 2,L 3) Sistema trifásico distribución a cuatro conductores (L 1 ,L 2,L 3,0) [B1;B2] S Por las tensiones de servicio (Art. 2º REBT) S

1.000 V. Para corriente alterna.

S 1.500 V. Para corriente continua

En instalaciones eléctricas BT, los valores dependen del tipo de tensión (Art. 4 ) S Por forma de monta je (condicionada por la zona de ubicación) S Redes de distribución aéreas

Zonas despobladas Fachadas de edificios sobre apoyos y palomillas con aisladores S Redes de distribución subterráneas

Seguridad y consideraciones estéticas Discurren por calzadas y aceras, profundidad aproxim. 80Cm.

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PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

1.1.4 Descripción General de un Sistema de Energía Eléctrico

GENERACIÓN

TRANSPORTE

DISTRIBUCIÓN

COMERCIALIZACIÓN

Comercialización: venta de energía eléctrica a consumidores finales del mercado liberalizado.  Los comercializadores adquieren energía a las empresas generadoras a través del mercado de producción de energía eléctrica o de contratos bilaterales.  Actividad liberalizada: puede ser ejercida por cualquier sujeto en régimen de competencia.

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PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

1.1.4 Descripción General de un Sistema de Energía Eléctrico

GENERACIÓN

Precio (€/MWh)

TRANSPORTE

DISTRIBUCIÓN

COMERCIALIZACIÓN

CURVAAGREGADADEVENTA

Centrales nucleares, eólicas, hidráulicas fluyentes

Carbónyciclos combinados menos competitivos, hidráulica regulable,etc Carbónyciclos combinados más competitivos

Centralesdepunta (fuelóleo)yotras obsoletas,hidráulicas regulables

Ofertas de venta de unidades de producción por parte de las empresas generadoras

Cantidad(MWh)

Departamento de Ingeniería Eléctrica

PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

1.1.4 Descripción General de un Sistema de Energía Eléctrico

GENERACIÓN

Precio (€/MWh)

TRANSPORTE

DISTRIBUCIÓN

COMERCIALIZACIÓN

CURVADECASACIÓN (ModeloMarginalista)

Ofertas de venta de unidades de producción por parte de las empresas generadoras

Preciode Casación

Ofertas de adquisición de unidades de producción por parte de las empresas comercializadoras y consumidores directos Energíade Casación

Cantidad(MWh)

Departamento de Ingeniería Eléctrica

PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

1.1.4 Descripción General de un Sistema de Energía Eléctrico

GENERACIÓN

TRANSPORTE

DISTRIBUCIÓN

COMERCIALIZACIÓN

Departamento de Ingeniería Eléctrica

1.1.5 Explotación y Control de un Sistema de Energía Eléctrico

PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica

 Características de la energía eléctrica  Debe generarse en el mismo instante que se consume, no se almacena en grandes cantidades  EQUILIBRIO DINÁMICO

GENERACIÓN

DEMANDA

 Incorporación de pequeños pro‐ ductores de energía eléctrica  GENERACIÓN DISTRIBUIDA  SMART GRID Integración eficiente del comportamiento de los usuarios para asegurar un sistema energético sostenible y eficiente, con bajas pérdidas y altos niveles de calidad y seguridad de suministro

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1.1.5 Explotación y Control de un Sistema de Energía Eléctrico

PARTE 1.1: Sistemas de Energía Eléctrica ELÉCTRICAS EN BAJA Y MEDIA TENSIÓN

 Seguimiento y cobertura de la demanda • Centrales de base: grandes térmicas funcionando al 100% durante todo el tiempo. También las centrales de funcionamiento obligatorio.

Potencia en reserva

• Centrales de regulación: hidráulicas y térmicas fácilmente controlables.

Centrales de punta

• Centrales de punta: centrales de conexión rápida (hidráulicas, bombeo, turbinas de gas, motores diesel) usadas en las horas de máximo consumo. • Centrales explotadas capacidad arranque suministrar necesidad.

de reserva: centrales a una fracción de su (reserva rodante) o de rápido, listas para potencia en caso de

Centrales de regulación

Centrales de base...